Válcování, kov

Válcování je klíčovým procesem pro průmyslovou výrobu nožů. Co se válí? Proč se válet? Zkontrolujte jej prosím níže.

Článek z: https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Rolling+(metalworking)

prostředky pro tvarování kovů a slitin kovů lisováním kovů mezi rotujícími válci. Válce, obecně válcového tvaru, jsou buď hladké nebo s prohlubněmi (průchody), které vytvářejí drážky, když se dva válce spojí.

Vzhledem k nepřetržitému provozu procesu je válcování nejúčinnějším způsobem, jak poskytovat požadované tvary toitems. Během válcování kov obecně podléhá významné plastické deformační deformaci, zahrnující zničení původní odlévané struktury a vytvoření plošší a blíže zrnité struktury; kvalita kovu je tím zlepšena. Proto válcování slouží nejen ke změně tvaru kovu, ale také ke zlepšení jeho struktury a vlastností.

Stejně jako ostatní metody tlakového tvarování je válcování založeno na tažnosti kovů. Rozlišuje se mezi horkým, studeným a teplým válcováním. Většina válcovaných výrobků (sochory, obchodníky a plechy, trubky, kuličky) se vyrábí válcováním za tepla při počátečních teplotách 1000 ° - 1300 ° C pro ocel, 750 ° - 850 ° C pro měď, 600 ° - 800 ° C pro mosaz, 350 ° - 400 ° C pro hliník a jeho slitiny, 950 ° - 1100 ° C pro titan a jeho slitiny a asi 150 ° C pro zinek. Válcování za studena se používá především k výrobě plechů a pásů o tloušťce menší než 1,5–6 mm a přesných profilů a trubek. Kov válcovaný za tepla je později válcován za studena, aby bylo dosaženo hladkých povrchů a lepších mechanických vlastností. Válcování za studena se používá také z důvodu obtížnosti ohřevu a rychlého ochlazování předmětů. Teplé válcování, na rozdíl od válcování za studena, se provádí při poněkud zvýšené teplotě, aby se snížilo kalení (tváření za studena) kovu během deformace.

Ve zvláštních případech jsou kovy válcovány ve vakuu nebo v neutrální atmosféře, aby se chránil povrch kovu před oxidací.

Obrázek 1. Válcování: a) podélné, b) příčné, c) rotační; (1) obrobky, (2) a (3) role

Tři hlavní metody válcování jsou podélné, příčné a rotační (šikmé) válcování. Při podélném válcování (obr. 1, a) je kov deformován válci, obvykle paralelně k sobě, které se otáčejí v opačných směrech. Tření mezi povrchy terolu a kovem táhne kov skrz mezeru mezi válci tak, že kov je plasticky deformován. Podélné válcování je mnohem běžnější než ostatní dvě metody.

Příčné válcování (obr. 1, b) a rotační (šikmé) válcování (obr. 1, c) se používají pouze pro úpravu rotačních pevných látek. Válcování je kov vystaven rotačnímu pohybu vzhledem k jeho ose a je tedy zpracováván v příčném směru. Při rotačním válcování se kromě rotačního pohybu přenáší kovovému tělesu podél jeho osy také sklopný pohyb podélným pohybem válců. Je-li rychlost translace kovu menší než obvodová rychlost otáčení, pak se operace tření nazývá příčné rotační válcování; pokud je rychlost translace větší, je operace označována jako podélné válcování. Příčné válcování se používá pro obrábění zubů ozubení a jiných částí a rotační válcování se používá při výrobě bezešvých válcovaných trubek, kuliček, náprav a dalších rotačních těles (obrázek 2). Podélné rotační válcování se používá pro výrobu vrtáků.

Obrázek 2. Metoda rotačního válcování používaná při výrobě válcovaných válcovaných forem

Při podélném válcování se výška průřezu kovu snižuje s tím, jak kov přechází mezi válci, protože zvětšování délky a šířky (obrázek 3). Rozdíl ve výškách průřezů kovu před a po obejití mezi válci se nazývá lineární (absolutní) redukce. Δh = h0 - h1. Poměr této hodnoty k původní výšce0, vyjádřený jako procento 100A / h0, se nazývá procentuální snížení, které je obvykle od 10 do 60% na průchod, ale může být až 90%. Zvýšení délky kovu je charakterizováno redukčním poměrem - poměr délky kovu po opuštění válců k původní délce. Deformace kovu vzhledem k šířce průřezu se nazývá rozprostření - rozdíl mezi šířkou průřezu před a po válcování. Šíření se zvyšuje se zmenšením, průměrem válce a koeficientem tření mezi kovovým předmětem a povrchem válců.

Oblast mezi válci, kde obrobek přichází do přímého kontaktu s válci, se nazývá deformační zóna; není to kov, který je redukován. Malé oblasti sousedící s oběma stranami zóny deformace se nazývají bezkontaktní deformační deformace; v těchto zónách je kov jen mírně deformován. Deformační zóna se skládá ze dvou hlavních úseků: zpožďovací zóna nebo zóna prokluzování na vstupní straně, ve které je rychlost kovu menší než horizontální složka obvodové rychlosti válců a zóna vpřed nebo zóna. sklouznutí na dodávací straně, ve které je rychlost kovu relativně větší. Výstupní rychlost obrobku z válců je tedy o 2 až 6% větší než obvodová rychlost válců. Hranice mezi těmito zónami se nazývá neutrální průřez. V zpožďovacích zónách jsou třecí síly z válců, působících na obrobek, ve směru výstupu, zatímco v předem určené zóně jsou proti směru výstupu.

Zachycení kovu válci a stabilita procesu vyplývají z třecích sil, které vznikají na styčných plochách mezi kovem a válci. Aby došlo k zachycení, tečna úhlu úhlu α - úhel mezi poloměrem radiálu od os válců k bodům A a B (viz obrázek 3) - nesmí překročit součinitel tření: tan α ≤ μ. Není-li požadován hladký povrch, přidává se k válcům drsnost povrchu, aby se zvýšil úhel záběru a tím i průvrt.

V praxi jsou úhly záběru 20 ° - 26 ° při válcování za tepla s hladkými válci, 27 ° - 34 ° při válcování za tepla s vroubkovanými povrchy a 2 ° - 6 ° při válcování za studena s mazivem.

Síla na válcích během válcování se stanoví vynásobením plochy styčné plochy střední měrnou silou P = F × pm. Specifická síla je rozložena na styčné plochy nerovnoměrně: maximum je blízko neutrálního průřezu

Obrázek 3. Deformace podélného válcování kovu

a klesá ve směrech vstupu a výstupu. U válcovaných pásů s pravoúhlým průřezem je kontaktní plocha vypočtena podle vzorce , kde r je poloměr válce. Při válcování pásů za studena je oblast vlastního kontaktu velká kvůli pružné kompresi válců v místech styku s kovem.

Střední specifická síla, která se také nazývá normální napětí ložiska, závisí na mnoha faktorech a může být vyjádřena vzorcem pm = n1n2n3σ. Kde n1 je součinitel stavu napětí kovu, který závisí především na poměru délky oblouku sousto - oblouku mezi body A a B na obvodu průřezu válce (obr. 3) - na střední tloušťka a šířka válcovaného pásu, koeficient tření a roztahování válcovaného kovu (protahování se široce používá při válcování za studena); n2 je součinitel, který zohledňuje účinek rychlosti válcování; n3 je koeficient, který zohledňuje vliv zpracování za studena na kov; a σ je mez kluzu (odolnost vůči deformaci) kovu při teplotě použité v procesu válcování. Koeficient n1 je nejdůležitější a široce se mění - od 0,8 do 8 - v závislosti na výše uvedených faktorech. Tento koeficient se zvyšuje, když se zvyšují třecí síly na styčných plochách a zmenšuje se tloušťka obrobku. V praktických výpočtech se n3 považuje za 1 při válcování za tepla a n2 se považuje za 1 válcování za studena.

U uhlíkových ocelí je průměrná specifická síla v rozsahu 100–300 newtonů na m2 (10–30 kg-síla na mm2) při ohřevu a v rozsahu 800–1 500 newtonů na m2 (80–150 kg-síla na mm2) při válcování za studena. Výsledné síly na válcích za nejběžnějších podmínek válcování jsou směrovány rovnoběžně s přímkou spojující osy válců, to znamená vertikálně (obrázek 4).

Obrázek 4. Směr výsledných sil působících na válce při jednoduchém procesu posouvání s ohledem na účinek tření v ložiskách

Vztah mezi silou P a momentem M potřebným pro rotaci každého válce je dán vzorcem M = P (a + ρ), kde a je rameno síly P, která je v rozsahu (0,35–0,5) a ρ je poloměr třecího obvodu valivých ložisek, rovný koeficientu tření ložiska násobeného poloměrem ložiskového kmene. Síla na válcích v ocelových pásech a ocelových pásech se pohybuje od přibližně 200 do 1 000 kilonewtonů (kN), tj. 20 až 100 tun. síla válcovaných plechů od 2 do 2,5 m dosahuje 30 až 60 MN (síla 3 000 až 6 000 tun). Moment potřebný k protáčení obou válců ve válcovaném ocelovém drátu a malých úsecích se pohybuje od 40 do 80 kN-m (4 až 8 tun-síla-m) a moment potřebný pro válcové desky a široký plech dosahuje 6 000–9 000 kN-m (600 –900 tun-síla-m).